ГОСТ 19912-2001

ГРУНТЫ

Методы полевых испытаний статическим
и динамическим зондированием

МЕЖГОСУДАРСТВЕННАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, ТЕХНИЧЕСКОМУ НОРМИРОВАНИЮ
И СЕРТИФИКАЦИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
(МНТКС)

Москва

Предисловие

1   РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП им. Герсеванова)

ВНЕСЕН Госстроем России

2   ПРИНЯТ Межгосударственной научно - технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 30 мая 2001 г.

За принятие проголосовали

3   ВЗАМЕН ГОСТ 19912-81, ГОСТ 20069-81

4   ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 2002 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 22 августа 2001 г. № 99

СОДЕРЖАНИЕ

ГРУНТЫ

Методы полевых испытаний статическим
и динамическим зондированием

SOILS

Дата введения 2002-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные природные, техногенные и мерзлые грунты, состав и состояние которых позволяют производить непрерывное внедрение зонда, и устанавливает методы полевых испытаний зондированием при их исследовании для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25 % по массе, при статическом зондировании и грунты, содержащие частицы крупнее 10 мм более 40 % по массе, при динамическом зондировании.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на стандарт:

ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения.

3 Определения

Термины, применяемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.

4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевых испытаний грунтов зондированием:

статическое зондирование;

динамическое зондирование.

4.2 Общие требования к полевым испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, подготовке площадок для испытаний приведены в ГОСТ 30672.

4.3 Методы полевых испытаний грунтов зондированием применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ или отдельно для:

выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);

оценки пространственной изменчивости состава и свойств грунтов;

определения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);

определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;

оценки возможности забивки свай и определения глубины их погружения;

определения данных для расчета свайных фундаментов;

выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;

контроля качества геотехнических работ.

4.4 Зондирование грунтов производят вдавливанием в грунт зонда при статическом зондировании, забивкой или вибропогружением в грунт зонда при динамическом зондировании с одновременным измерением непрерывно (или через заданные интервалы по глубине) показателей, характеризующих сопротивление грунта внедрению зонда.

4.5 Количественную оценку характеристик физико-механических свойств грунтов проводят на основе статистически обоснованных зависимостей между показателями сопротивления грунта внедрению зонда и результатами определения характеристик другими стандартными методами.

4.6 Метод зондирования, глубина зондирования и расположение точек зондирования определяют программой инженерно-геологических изысканий.

Часть точек зондирования должна быть расположена в непосредственной близости от горных выработок (2-5 м) с целью получения данных, необходимых для интерпретации результатов зондирования.

4.7 В процессе проведения испытаний зондированием следует вести журналы испытаний по формам, приведенным в приложении Б, с приложением автоматических записей при их наличии, а результаты испытаний - оформлять в виде графиков изменения параметров сопротивления грунта внедрению зонда в зависимости от глубины зондирования.

Масштабы графиков допускается изменять по сравнению с установленными настоящим стандартом при обязательном сохранении соотношения между масштабами вертикальных и горизонтальных координат.

Графики испытаний должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к точке зондирования горной выработке.

5 Статическое зондирование

5.1 Сущность метода

5.1.1 Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт.

5.1.2 При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта под наконечником зонда и на боковой поверхности зонда определяют:

удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда q_с;

общее сопротивление грунта на боковой поверхности Q_s (для зонда типа I);

удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда f_s (для зонда типа II).

Примечания

1 По специальному заданию возможно измерение порового давления, возникающего в поровой воде при зондировании, с применением датчиков порового давления. Датчики устанавливают на конусе зонда (пьезо-конусы) или сразу после конуса (пьезо-зонды).

2 При использовании специально оборудованных зондов в процессе зондирования могут измеряться плотность, объемная влажность и естественный гамма-фон грунта с помощью радиоактивного каротажа, температура грунта и электрическое сопротивление грунта.

5.2 Оборудование и приборы

5.2.1 В состав установки для испытания грунта статическим зондированием должны входить:

зонд (набор штанг и конический наконечник);

устройство для вдавливания и извлечения зонда;

опорно-анкерное устройство;

устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.

5.2.2 В зависимости от усилий, необходимых для вдавливания зонда в различных грунтовых условиях, и диапазонов значений измеряемых показателей сопротивления грунта установки подразделяют в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

5.2.3 В зависимости от конструкции наконечника зонды могут быть следующих типов:

I - зонд с наконечником из конуса и кожуха;

II - зонд с наконечником из конуса и муфты трения.

Схемы конструкций зондов и их основные параметры приведены в приложении В.

Примечание - Для зонда типа II допускается применение уширителя, расположенного не ближе 1000 мм от конуса.

5.2.4 Периодически (но не реже чем через 15 точек зондирования) необходимо проверять прямолинейность штанг зонда и степень износа наконечника.

Прямолинейность штанг проверяют путем сборки звеньев в отрезки длиной 3 м на ровной поверхности. Отклонение отрезков штанг от прямой линии не должно превышать 3 мм в любой плоскости по всей длине проверяемого отрезка.

Уменьшение высоты конуса наконечника не должно превышать 5 мм, а уменьшение его диаметра - 0,3 мм.

5.2.5 Опорно-анкерное устройство должно воспринимать реактивные усилия, возникающие при вдавливании и извлечении зонда.

5.2.6 Основная погрешность измерительных устройств (приборов) должна быть не более:

5 % - при измерении прикладываемой нагрузки;

10 % - при измерении показателей сопротивления грунта (но не более 5 % максимально измеренного значения);

1,0 см - при измерении глубины погружения зонда.

5.2.7 Устройства для измерения показателей сопротивления грунта внедрению зонда могут быть механическими или автоматическими. Возможно применение комбинации этих устройств.

При этом предусматривают регистрацию информации в ходе испытания на диаграммной ленте, в блоке памяти системы регистрации и др.

5.2.8 Измерительные устройства (приборы) необходимо тарировать в соответствии с паспортными данными (но не реже чем через 3 мес.).

5.3 Подготовка к испытанию

5.3.1 Подготовку к работе установки для испытания грунта статическим зондированием выполняют в соответствии с требованиями инструкции по ее эксплуатации.

5.3.2 При необходимости проверяют прямолинейность штанг и степень износа наконечника в соответствии с 5.2.4.

5.3.3 Отклонение мачты установки от вертикали не должно превышать 2°.

5.4 Проведение испытания

5.4.1 Статическое зондирование следует выполнять путем непрерывного вдавливания зонда в грунт, соблюдая порядок операций, предусмотренный инструкцией по эксплуатации установки.

5.4.2 Перерывы в погружении зонда допускаются только для наращивания штанг зонда.

5.4.3 В процессе зондирования необходимо осуществлять постоянный контроль за вертикальностью погружения зонда.

5.4.4 Показатели сопротивления грунта следует регистрировать непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м.

5.4.5 Скорость погружения зонда в грунт должна быть (1,2 ± 0,3) м/мин.

5.4.6 Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или предельных усилий, приведенных в таблице 1. По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют.

5.4.7 Регистрацию показателей сопротивления грунта внедрению зонда производят в журнале испытания (приложение Б), на диаграммной ленте или в блоке памяти системы регистрации.

5.5 Обработка результатов

По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения Q_s (для зонда типа I), q_c, f_s (для зонда типа II) и строят графики изменения этих величин по глубине зондирования (приложение Г).

6 Динамическое зондирование

6.1 Сущность метода

6.1.1 Испытание грунта методом динамического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей внедрение зонда ударным или ударно-вибрационным способом.

6.1.2 При динамическом зондировании измеряют:

глубину погружения зонда h от определенного числа ударов молота (залога) при ударном зондировании;

скорость погружения зонда v при ударно-вибрационном зондировании.

По данным измерений вычисляют условное динамическое сопротивление грунта погружению зонда р_d.

6.2 Оборудование и приборы

6.2.1 В состав установки для испытания грунта динамическим зондированием должны входить:

зонд (набор штанг и конический наконечник);

ударное устройство для погружения зонда (молот или вибромолот);

опорно-анкерное устройство (рама с направляющими стойками);

устройства для измерения глубины погружения зонда или скорости погружения зонда.

6.2.2 В зависимости от значений необходимой удельной энергии зондирования в различных грунтовых условиях и диапазона измеряемого условного динамического сопротивления грунта установки подразделяют в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2

6.2.3 Ударное устройство должно отвечать требованиям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3

6.2.4 Схемы конструкций зондов и их основные параметры приведены в приложении В.

6.3 Подготовка к испытанию

6.3.1 Подготовку к работе установки для испытания грунта динамическим зондированием выполняют в соответствии с требованиями инструкции по ее эксплуатации.

6.3.2 При необходимости проверяют прямолинейность штанг и степень износа наконечника в соответствии с 5.2.4.

6.3.3 Отклонение мачты установки от вертикали не должно превышать 2°.

6.4 Проведение испытания

6.4.1 Динамическое зондирование следует выполнять непрерывной забивкой зонда в грунт свободно падающим молотом или вибромолотом, соблюдая порядок операций, предусмотренный инструкцией по эксплуатации установки.

6.4.2 Перерывы в забивке зонда допускаются только для наращивания штанг зонда.

6.4.3 При ударном зондировании следует фиксировать глубину погружения зонда h от определенного числа ударов молота (залога), а при ударно-вибрационном зондировании следует производить автоматическую запись скорости погружения зонда v.

6.4.4 Число ударов в залоге при ударном зондировании следует принимать в зависимости от состава и состояния грунтов в пределах 1-20 ударов, исходя из глубины погружения зонда за залог 10-15 см, определяемой с точностью ±0,5 см.

Примечание - По специальному заданию допускается фиксировать число ударов при погружении зонда на определенный интервал глубины (например, на 10 см).

6.4.5 В процессе зондирования необходимо осуществлять постоянный контроль за вертикальностью погружения зонда.

При наращивании звеньев колонну штанг поворачивают вокруг оси по часовой стрелке с помощью штангового ключа. Сопротивление повороту штанг, возникающее в результате трения штанг о грунт, при крутящем моменте до 15 кН·см следует учитывать при обработке результатов испытания по 6.5.2. В случае значительного сопротивления повороту колонны штанг (при крутящем моменте более 15 кН·см), вызванного искривлением скважины, зонд извлекают из грунта и повторяют испытание в новой точке зондирования на расстоянии 2-3 м от прежней.

6.4.6 Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или в случае резкого уменьшения скорости погружения зонда (менее 2-3 см за 10 ударов или менее 1 см/с). По окончании испытания зонд извлекают из грунта, а скважину тампонируют.

6.4.7 Регистрацию результатов испытания производят в журнале испытания (приложение Б) или на диаграммной ленте.

6.5 Обработка результатов

6.5.1 По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют условное динамическое сопротивление грунта p_d.

6.5.2 При испытании ударным способом значение р_d, МПа, определяют по формуле

p_d = ,

где А - удельная энергия зондирования, Н/см, определяемая по таблице 2 в зависимости от типа установки;

К₁ - коэффициент учета потерь энергии при ударе молота о наковальню и на упругие деформации штанг, определяемый по таблице 4 в зависимости от типа установки и глубины погружения зонда;

К₂ - коэффициент учета потерь энергии на трение штанг о грунт, определяемый в зависимости от усилия при повороте штанг.

При крутящем моменте менее 5 кН·см К₂ = 1; от 5 до 15 кН·см К₂ определяют опытным путем по результатам двух параллельных испытаний ударным зондированием, одно из которых производят обычным способом, а другое в разбуриваемой интервалами скважине. При отсутствии таких данных допускается для ориентировочных расчетов принимать значения K₂ по приложению Д;

n - число ударов молота в залоге;

h - глубина погружения зонда за залог, см.

Таблица 4

6.5.3 При испытании ударно-вибрационным способом значение р_d определяют в соответствии с приложением Е.

6.5.4 По вычисленным значениям р_d строят ступенчатый график изменения условного динамического сопротивления грунта по глубине погружения зонда (приложение Ж). На графике выделяют интервалы, на которых усредняют значения р_d.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Термины и определения

Статическое зондирование - процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Динамическое зондирование - процесс погружения зонда в грунт под действием ударной нагрузки (ударное зондирование) или ударно-вибрационной нагрузки (ударно-вибрационное зондирование) с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Кожух - часть наконечника зонда типа I для статического зондирования, расположенная над конусом.

Муфта трения - часть наконечника зонда типа II для статического зондирования, расположенная над конусом и воспринимающая сопротивление грунта на боковой поверхности.

Удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда - сопротивление грунта наконечнику (конусу) зонда при статическом зондировании, отнесенное к площади основания наконечника (конуса) зонда.

Удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда - сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда типа II, отнесенное к площади боковой поверхности муфты трения.

Сопротивление грунта на боковой поверхности зонда - сопротивление грунта на боковой поверхности штанг зонда типа I.

Условное динамическое сопротивление грунта - сопротивление грунта погружению зонда при забивке его падающим молотом (вибромолотом).

Залог - число ударов молота, после которых производят измерение глубины погружения зонда.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(рекомендуемое)

ФОРМА ПЕРВОЙ И ПОСЛЕДУЮЩИХ СТРАНИЦ ЖУРНАЛОВ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМ И ДИНАМИЧЕСКИМ ЗОНДИРОВАНИЕМ

Форма первой страницы журнала

Журнал
испытания грунта методом динамического зондирования

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Схемы конструкций зондов

a - для статического зондирования; б - для динамического зондирования (ударного);

1 - конус; 2 - кожух; 3 - штанга; 4 - муфта трения

Рисунок B.1

Таблица B.1 - Основные параметры зондов для статического зондирования

Таблица В.2 - Основные параметры зондов для динамического зондирования

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунта методом статического зондирования

a) Тип зонда I

Графики изменения q_c и Q_s по глубине погружения зонда Н

Масштаб графиков:

по вертикали: для Н 1 см - 1 м

по горизонтали:

для q_c 1 см - 2 МПа (q_c ³ 1 МПа); 1 см - 0,2 МПа (q_c < 1 МПа)

для Q_s 1 см - 5 кН

Рисунок Г.1

б) Тип зонда II

Графики изменения q_c и f_s по глубине погружения зонда Н

Масштаб графиков:

по вертикали: для Н 1 см - 1 м

по горизонтали:

для q_c 1 см - 2 МПа (q_c ³ 1 МПа); 1 см - 0,2 МПа (q_c < 1 МПа)

для f_s. 1 см - 20 кПа

Рисунок Г.2

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(рекомендуемое)

Коэффициент К₂ учета потерь энергии на трение штанг о грунт

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(рекомендуемое)

Определение условного динамического сопротивления грунта погружению зонда при ударно-вибрационном зондировании

Значение р_d вычисляют по формуле:

р_d = K₃K₄v,                                                    (Е.1)

где K₃ - коэффициент, учитывающий потери энергии при ударно-вибрационном зондировании;

K₄ - коэффициент, учитывающий параметры применяемого оборудования;

v - скорость погружения зонда при ударно-вибрационном зондировании, м/с.

Для параметров оборудования, принятых в таблице 3 настоящего стандарта, К₄ = 224·10³ Н/см.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунта методом динамического зондирования

Графики изменения n и р_d по глубине погружения зонда H

Масштаб графиков:

по вертикали: для Н 1 см - 1 м

по горизонтали:

для n 1 см - 100 ударов

для р_d 1 см - 2,0 МПа

• 1 - номер точки, указывающий число ударов в залоге нарастающим итогом;

 - номер интервала осредненного значения р_d

Рисунок Ж.1